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Craspase: un nuevo “CRISPR – Cas System” más seguro que edita tanto genes como proteínas  

Los "sistemas CRISPR-Cas" en bacterias y virus identifican y destruyen secuencias virales invasoras. Es sistema inmunológico bacteriano y archaeal para la protección contra infecciones virales. En 2012, el sistema CRISPR-Cas fue reconocido como una herramienta de edición del genoma. Desde entonces, se ha desarrollado una amplia gama de sistemas CRISPR-Cas y se han encontrado aplicaciones en áreas como la terapia génica, el diagnóstico, la investigación y la mejora de cultivos. Sin embargo, los sistemas CRISPR-Cas actualmente disponibles tienen un uso clínico limitado debido a la frecuente aparición de ediciones fuera del objetivo, mutaciones de ADN inesperadas y problemas hereditarios. Recientemente, los investigadores informaron sobre un novedoso sistema CRISPR-Cas que puede apuntar y destruir el ARNm y las proteínas asociadas con diferentes enfermedades genéticas con mayor precisión sin impacto fuera del objetivo y problemas hereditarios. Denominado Craspase, es el primer sistema CRISPR-Cas que muestra la función de edición de proteínas. También es el primer sistema que puede editar tanto el ARN como la proteína. Debido a que Craspase supera muchas limitaciones de los sistemas CRISPR-Cas existentes, tiene potencial para revolucionar la terapia génica, el diagnóstico y el control, la investigación biomédica y la mejora de cultivos. 

El "sistema CRISPR-Cas" es un sistema inmunológico natural de bacterias y arqueas contra infecciones virales que identifica, une y degrada las secuencias en el gen viral para proteger. Consta de dos partes: el ARN bacteriano transcrito del gen viral incorporado en el genoma bacteriano después de la primera infección (llamado CRISPR, identifica las secuencias objetivo de los genes virales invasores) y una proteína destructora asociada llamada "proteína asociada a CRISPR (Cas)". que se une y degrada las secuencias identificadas en el gen viral para proteger a las bacterias contra los virus.  

CRISPER significa "repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas". Se transcribe ARN bacteriano caracterizado por repeticiones palindrómicas.  

Las repeticiones palindrómicas (CRISPR) se descubrieron por primera vez en las secuencias de E. coli en 1987. En 1995, Francisco Mojica observó estructuras similares en arqueas, y fue él quien primero pensó en ellas como parte del sistema inmunológico de bacterias y arqueas. En 2008, se demostró experimentalmente por primera vez que el objetivo del sistema inmunitario de bacterias y arqueas era el ADN extraño y no el ARNm. El mecanismo de identificación y degradación de secuencias virales sugirió que tales sistemas podrían usarse como una herramienta para la edición del genoma. Desde su reconocimiento como herramienta de edición del genoma en 2012, el sistema CRISPR-Cas ha recorrido un largo camino como un sistema de edición de genes estándar firmemente establecido y ha encontrado una amplia gama de aplicaciones en biomedicina, agricultura, industrias farmacéuticas, incluida la terapia génica clínica.1,2.  

Una amplia gama de sistemas CRISPR-Cas ya están identificados y actualmente disponibles para monitorear y editar secuencias de ADN/ARN para investigación, detección de drogas, diagnósticos y tratamientos. Los sistemas CRISPR/Cas actuales se dividen en 2 clases (Clase 1 y 2) y seis tipos (Tipo I a XI). Los sistemas de clase 1 tienen múltiples proteínas Cas que necesitan formar un complejo funcional para unirse y actuar sobre sus objetivos. Por otro lado, los sistemas de Clase 2 tienen solo una proteína Cas grande para unirse y degradar las secuencias objetivo, lo que hace que los sistemas de Clase 2 sean más fáciles de usar. Los sistemas de Clase 2 comúnmente utilizados son Cas 9 Tipo II, Cas13 Tipo VI y Cas12 Tipo V. Estos sistemas pueden tener efectos colaterales no deseados, es decir, impacto fuera del objetivo y citotoxicidad.3,5.  

Las terapias génicas basadas en los sistemas CRISPR-Cas actuales tienen un uso clínico limitado debido a las frecuentes ocurrencias de edición fuera del objetivo, mutaciones de ADN inesperadas, incluidas deleciones de fragmentos de ADN grandes y variantes estructurales de ADN grandes tanto en sitios dentro como fuera del objetivo que conducen a muertes celulares y otros problemas hereditarios.  

Craspasa (o caspasa guiada por CRISPR)  

Los investigadores informaron recientemente sobre un nuevo sistema CRISPER-Cas que es un sistema Clase 2 Tipo III-E Cas7-11 asociado con una proteína similar a la caspasa, por lo que se denomina Caspasa guiada por Craspase o CRISPR 5 (Las caspasas son cisteína proteasas que juegan un papel clave en la apoptosis al descomponer las estructuras celulares). Tiene aplicaciones potenciales en áreas como la terapia génica y el diagnóstico. Craspase es guiado por ARN y dirigido por ARN y no se involucra con las secuencias de ADN. Puede apuntar y destruir el ARNm y las proteínas asociadas con diferentes enfermedades genéticas con mayor precisión sin un impacto fuera del objetivo. Por lo tanto, la eliminación de genes asociados con enfermedades es posible mediante la escisión a nivel de ARNm o proteína. Además, cuando se vincula con una enzima específica, Craspase también se puede usar para modificar las funciones de las proteínas. Cuando se eliminan sus funciones de RNasa y proteasa, Craspase se desactiva (dCraspase). No tiene función de corte pero se une con secuencias de ARN y proteínas. Por lo tanto, dCraspase se puede usar en diagnósticos e imágenes para monitorear y diagnosticar enfermedades o virus.  

Craspase es el primer sistema CRISPR-Cas que muestra la función de edición de proteínas. También es el primer sistema que puede editar tanto el ARN como la proteína. Su función de edición de genes se presenta con efectos secundarios mínimos y sin problemas hereditarios. Por lo tanto, es probable que Craspase sea más seguro en uso clínico y terapéutico que otros sistemas CRISPR-Cas disponibles actualmente. 4,5.    

Debido a que Craspase supera muchas limitaciones de los sistemas CRISPR-Cas existentes, tiene potencial para revolucionar la terapia génica, el diagnóstico y el control, la investigación biomédica y la mejora de cultivos. Se necesita más investigación para desarrollar un sistema de administración fiable que se dirija con precisión a los genes que causan enfermedades en las células antes de demostrar la seguridad y la eficacia en los ensayos clínicos.   

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Referencias:  

  1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: una historia de su descubrimiento y consideraciones éticas de su uso en la edición del genoma. Bioquímica Moscú 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  
  1. chao li et al 2022. Herramientas y recursos computacionales para la edición del genoma CRISPR/Cas. Genómica, Proteómica y Bioinformática. Disponible en línea el 24 de marzo de 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 
  1. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. Sistemas CRISPR-Cas dirigidos a ARN. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 
  1. chunyi hu et al 2022. Craspase es una proteasa activada por ARN guiada por ARN CRISPR. Ciencia. 25 de agosto de 2022. Vol 377, número 6612. págs. 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  
  1. Huo, G., Shepherd, J. y Pan, X. Craspase: un nuevo editor de genes duales CRISPR/Cas. Genómica funcional e integradora 23, 98 (2023). Publicado: 23 de marzo de 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Periodista científico | Editor fundador de la revista Scientific European

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